NUTRIENTES MINERAIS

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO
CURSO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA E AMBIENTAL
DISCIPLINA: BIOQUÍMICA VEGETAL
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
PROF. DR. EGÍDIO BEZERRA
Aluna
Mirella Rebeka Lemoine Soares Paes
REVISÃO DE LITERATURA
NUTRIENTES MINERAIS (HISTÓRICO, CLASSIFICAÇÃO, FUNÇÕES, TEORES, ETC. )
RECIFE-PE
2016
	As plantas são organismos autotróficos que vivem entre dois ambientes inteiramente inorgânico, retirando CO2 da atmosfera e água e nutrientes minerais do solo. Os nutrientes minerais são adquiridos primariamente na forma de íons inorgânicos e entram na biosfera predominantemente através do sistema radicular da planta. A grande área superficial das raízes e sua grande capacidade para absorver íons inorgânicos em baixas concentrações na solução do solo, tornam a absorção mineral pela planta um processo bastante efetivo. Além disso, outros organismos, como os fungos (micorrízicos) e as bactérias fixadoras de nitrogênio, frequentemente contribuem para a aquisição de nutrientes pelas plantas. Depois de absorvido, os íons são transportados para as diversas partes da planta, onde são assimilados e utilizados em importantes funções biológicas. 
	
Mais de 60 elementos químicos tem sido identificados nas plantas, incluindo ouro, prata, chumbo, mercúrio, arsênio e urânio. obviamente, nem todos os elementos presentes nas plantas são essenciais. Sua presença é, de certo modo, um reflexo da composição do solo no qual as plantas estão crescendo. A maioria dos elementos químicos encontrados nas plantas são absorvidos como íons inorgânicos a partir da solução de solo.
	Desde o inicio do século XIX, botânicos e químicos têm analisado plantas e demonstrado que certos elementos químicos eram absorvidos pelo ambiente. Contudo, havia duvida se os elementos absorvidos eram impurezas ou constituintes necessários pra funções essenciais. Ate a metade da década de 1880, estabeleceu-se que pelo menos dez dos elementos químicos presentes nas plantas eram necessários para o crescimento normal. Na ausência de qualquer um desses elementos, as plantas exibiam anomalias características de crescimento ou sintomas de deficiência e, frequentemente tais plantas não se reproduziam normalmente. Os elementos apontados como essenciais para o crescimento vegetal são: carbono, hidrogênio, nitrogênio, oxigênio, potássio, cálcio, magnésio, enxofre, fósforo e ferro. Também são chamados minerais essenciais, ou nutrientes inorgânicos essenciais.
	No inicio do seculo XX o manganês foi reconhecido como elemento essencial e nas décadas que se sucederam, com a ajuda e técnicas melhoradas para a remoção de impurezas de soluções nutritivas, cinco elementos adicionais - zinco, cobre, cloro, boro e molibdênio - foram reconhecidos como essenciais, aumentando o número total para 16 elementos. Um decimo sétimo elemento, o níquel, também tem sido adicionado à lista por muitos nutricionistas de plantas.
	
Utilizando-se a definição inicial de Arnon & Stout (1939), o elemento é considerado essencial quando atende aos três critérios seguintes: 
O Elemento deve estar diretamente envolvido no metabolismo da planta (como constituinte de molécula, participar de uma reação, etc.); 
A planta não é capaz de completar o seu ciclo de vida na ausência do elemento;
A função do elemento é específica, ou seja, nenhum outro elemento poderá substituí-lo naquela função;
Macro e micronutrientes
	Utilizando-se estes critérios, os especialistas da área de nutrição mineral consideram os elementos como essenciais para as plantas. Estes elementos minerais essenciais são usualmente classificados como macro ou micronutrientes, de acordo com a sua concentração relativa no tecido ou de acordo com a concentração requerida para o crescimento adequado da planta. Em geral, as concentrações dos macronutrientes (N, P, K, Si, Ca, Mg e S) são maiores do que as dos micronutrientes (Fe, Cu, Zn, Mn, Mo, B, Cl, Ni e Na). Vale salientar, no 72 entanto, que a concentração de determinado nutriente pode estar acima ou abaixo daquela requerida para o crescimento normal da planta. Assim, é melhor classificar macro e micronutrientes de acordo com o requerimento dos nutrientes para o crescimento adequado da planta. 
Tabela 1 – Os elementos essenciais para as plantas superiores e suas concentrações consideradas adequadas para o crescimento normal da planta (Hopkins, 2000):
É importante destacar, também, que a distinção entre macro e micronutrientes é quantitativa, não significando diferentes níveis de importância para a nutrição da planta. Por exemplo, de acordo com a tabela 1, para cada átomo de molibdênio (micro) a planta requer um milhão de átomos de nitrogênio (macro). Porém, se o nitrogênio for suprido na forma de nitrato (NO3 - ), na ausência de molibidênio, o nitrogênio não será assimilado, visto que o molibdênio é essencial para a redução de NO3 - para amônio (NH4 + ). Assim, não haverá síntese de aminoácidos e de proteínas e a planta não crescerá adequadamente. 
Os elementos químicos, hidrogênio, oxigênio e carbono atendem aos três critérios mencionados anteriormente. Na realidade, estes três elementos são os principais constituintes do material vegetal (Tabela 1). No entanto, eles são obtidos primariamente da água (H2O) e do ar (O2 e CO2), não sendo considerados elementos minerais e não são estudados pela nutrição mineral. 
Outros elementos que compensam efeitos tóxicos de outro ou que simplesmente substituem o elemento essencial em alguma função das menos específicas, como a manutenção da pressão osmótica, não são essenciais. Os elementos minerais que estimulam o crescimento, porém, não são essenciais (não atendem a todos os critérios de essencialidade) ou os que são essenciais somente para certas espécies ou sob condições específicas, são denominados de benéficos. Entre eles pode-se citar o cobalto, o sódio, o silício, o selênio e o alumínio.
Segundo MALAVOLTA (1980), às vezes os micronutrientes são referidos como “oligoelementos”, “elementos traços”, “elementos menores”, ou “microelementos”; tais expressões não devem ser utilizadas pelos seguintes motivos: oligo quer dizer “raro” e os micronutrientes são comuns a todas as planta superiores: embora ocorram em pequena proporção, o resultado pode ser quantificado – os teores estão acima do que se considere como traços; não são “menores” nas suas funções pois o crescimento e a produção poderão ser limitados (diminuídos ou impedidos) tanto pela falta de Mo como pela de N; “microelemento” é qualquer elemento, nutriente ou não, que apareça em proporção considerada como muito pequena. Do mesmo modo “macroelemento” não é sinônimo de macronutriente: o arroz e a cana-de-açúcar contêm altas proporções de Si que não é essencial. 
Relações entre nutrição mineral, fertilidade do solo e adubação
A adubação pode ser definida como a adição de elementos (nutrientes) de que a planta necessita para viver, com a finalidade de obter colheitas compensadoras de produtos de boa qualidade nutritiva ou industrial, provocando-se o mínimo de perturbação no ambiente. Em resumo, sempre que o fornecimento dos nutrientes pelo solo (reservatório) for menor que a exigência da cultura, torna-se necessário recorrer ao uso de adubos. 
De acordo com MALAVOLTA (1987), qualquer que seja a cultura, quaisquer que sejam as condições de solo e de clima, na prática da adubação procura-se responder a sete perguntas: 
1) quê? qual nutriente está deficiente; 
2) quanto? quantidade necessária; 
3) quando? época em que deve ser fornecido; 
4) como? maneira como tem que ser aplicado; 
5) pagará? aspecto econômico; 
6) efeito na qualidade do produto? 
7) efeito na qualidade do ambiente?
 A resposta a cada pergunta demanda experimentação e pesquisa nas áreas de nutrição mineral, fertilidade do solo e adubação. Os conhecimentos adquiridos serão difundidos e aplicados pelo agricultor; novas indagações estabelecerão um mecanismo de realimentação.
A Figura 2 ilustra as relaçõesentre as áreas, com o objetivo de responder às questões formuladas, a saber: 
1) Determinação dos elementos limitantes: 
- sintomas de carência: anormalidades visíveis e específicas do elemento em falta no solo; 
- análise do solo: avaliação quantitativa do elemento em falta;
 - diagnose foliar: a composição da folha indica o elemento que falta no solo; 
- ensaios de adubação: identificação do elemento em falta através da resposta diferencial da planta à aplicação de adubos. 
2) Estabelecimento das quantidades necessárias:
- exigências quantitativas: a análise mineral da planta dá as quantidades dos elementos exigidos; 
- análise do solo: calibradas com ensaios de adubação pode dar as quantidades a aplicar; 
- ensaios de adubação: determinação das doses necessárias por interpolação ou extrapolação dos resultados obtidos em experimentos, nos quais se verificou a resposta da planta à adição de quantidades diferentes de fertilizante ou corretivo. 
3) Época de aplicação:
- análise periódica da planta: determinação dos períodos de maior exigência; 
- ensaios de adubação: fornecimento dos elementos em épocas diversas, seguido de observação do seu efeito na produção e na composição da planta. 
4) Localização:
- distribuição do sistema radicular: determinação da distribuição das raízes absorventes por observação direta ou por medida da absorção do elemento colocado em diferentes posições no solo; 
- comportamento do elemento no solo: mecanismos que determinam o contato entre o elemento e a raiz, como preliminar obrigatória para sua absorção; 
- ensaios de adubação: absorção do elemento colocado em posições diferentes relativamente à semente ou à planta, medida pela colheita ou pela análise da cultura. 
5) Rentabilidade: 
- análises da relação entre preço de adubo e lucro obtido: dados de ensaios de adubação com doses crescentes do elemento. 
6) Efeito na qualidade do produto colhido: 
- análises químicas ou sensoriais: alterações provocadas pelo adubo na composição do produto ou na sua aceitação pelo consumidor. 
7) Efeito na qualidade do ambiente 
- observações e análises de solo, água e ar: alterações nos teores de constituintes normais, aparecimento de produtos estranhos; seu efeito no homem e no animal. 
Considerando-se a adubação como um fim, verifica-se, pelo exposto, que para atingí-lo há necessidade de um esforço interdisciplinar e harmonioso entre nutrição de plantas e fertilidade do solo.
Absorção iônica radicular
Algumas definições são necessárias: 
Absorção – processo pelo qual o elemento M passa do substrato (solo, solução nutritiva) para uma parte qualquer da célula (parede, citoplasma, vacúolo). 
Transporte ou translocação – é a transferência do elemento, em forma igual ou diferente da absorvida, de um órgão ou região de absorção para outro qualquer (ex. da raiz para a parte aérea).
Redistribuição – é a transferência do elemento de um órgão ou região de acúmulo para outro ou outra em forma igual ou diferente da absorvida (ex, de uma folha para um fruto; de uma folha velha para uma nova). 
Seletividade da Absorção:
 A absorção de água e de íons minerais ocorre, predominantemente, através do sistema radicular, o qual está inserido em um meio heterogêneo e cambiante (notadamente nos seus aspectos químicos), o solo. Isto implica que a raiz além de se desenvolver dentro do solo deve ter mecanismos que permitam selecionar os nutrientes que a planta necessita para o seu crescimento. A membrana celular representa a barreira, por onde a planta pode controlar a entrada e saída de diversos solutos. 
Em geral, o transporte é altamente seletivo, ou seja, a membrana tem preferência por alguns íons e esta preferência é determinada pelas proteínas de transporte na membrana.
O Solo como Fornecedor de Nutrientes:
 O solo é um substrato complexo em termos físicos, químicos e biológicos. É composto das fases sólida, líquida e gasosa, as quais interagem com os elementos minerais. As partículas inorgânicas da fase sólida providenciam o reservatório de nutrientes, tais como K+ , Ca2+, Mg2+, Fe2+, etc. Também associadas à fase sólida do solo estão as partículas orgânicas (oriundas da decomposição de restos orgânicos), as quais contêm elementos essenciais, como N, P, S, dentre outros. 
A fase líquida do solo constitui a solução do solo, a qual contém íons dissolvidos e serve como meio para o movimento de íons para a superfície das raízes. 
Os gases, tais como O2, CO2 e N2, estão dissolvidos na solução do solo, porém, sua absorção pelas raízes ocorre predominantemente nas bolhas de ar entre as partículas do solo.
 As partículas coloidais (micelas) do solo, orgânicas (pectinas com COO- e hemiceluloses com OH- ) e inorgânicas (caolinita, smectita e ilita), têm cargas negativas na sua superfície. Os cátions como Ca2+, Mg2+, K+ , NH4 + , dentre outros, ficam adsorvidos às cargas negativas das partículas do solo (Figura 3). 
Nesta situação, eles não são facilmente perdidos por lixiviação e representam uma reserva de nutrientes para a planta.
Estes íons podem ser substituídos no complexo de troca, um processo conhecido como troca de cátions. A capacidade de troca de cátions (CTC) é altamente dependente do tipo de solo. Solos com partículas menores (argila), têm uma maior superfície específica (relação área superficial/volume). Estes solos, e também os solos ricos em matéria orgânica, possuem maior superfície de cargas expostas e, portanto, maior CTC. Um solo que tem alta CTC possui maior reserva de nutrientes minerais. A fertilidade deste solo será completa se esta maior CTC for devida a elevada percentagem de saturação de bases (Ca2+, Mg2+, K+ , NH4 + ). 
Presença de elementos tóxicos, como alumínio (Al3+), pode acarretar problemas para o crescimento das plantas. Ânions como NO3 - e Cl- são repelidos pelas cargas negativas das partículas do solo e permanecem dissolvidos na solução do solo, ficando sujeitos à lixiviação. Já os fosfatos (H2PO4 - e HPO4 2-) podem permanecer fixados ao solo contendo Al3+ e Fe3+, por que formam sais insolúveis, tais como AlPO4 e FePO4. O sulfato (SO4 2-), na presença de Ca2+ forma o gesso (CaSO4), o que limita a mobilidade deste ânion no solo. 
Figura 3 – O processo de troca de cátions nas superfícies das partículas do solo(Taiz & Zeiger, 1998). 
ABSORÇÃO IÔNICA FOLIAR 
As plantas de interesse agrícola, na sua maioria, apresentam-se divididas em três partes distintas, com adaptações específicas que possibilitam as suas funções características. As folhas, de aspecto laminar, têm por função as trocas gasosas e recepção de luz solar para a fotossíntese e transpiração. O caule, de aspecto colunar e de resistência variável tem por função, na maioria das vezes, a sustentação da parte aérea, bem como de ligação e transporte. As raízes, além da fixação do vegetal ao substrato, têm como função básica a absorção de água e dos nutrientes no solo.
A adubação foliar é um processo em que a nutrição das plantas é feita através das partes aéreas, principalmente das folhas. Contudo, não deve ser encarada como substitutiva da adubação radicular, principalmente para os macronutrientes, o que exigiria um grande número de aplicações para atender às exigências das plantas. 
Em seu breve resumo histórico, MALAVOLTA (1980) relata que as primeiras informações sobre a adubação foliar datam do século XIX e que, no Brasil, ao que parece, os primeiros trabalhos sobre absorção foliar de nutrientes, tanto em condições controladas como em condições de campo, surgiram no final da década de 1950 e início de 1960, realizados com o cafeeiro na ESALQ-USP, Piracicaba-SP e no IAC-Campinas. 
O principal objetivo de se estudar a absorção foliar está no uso eficiente da adubação foliar. Hoje, a adubação foliar é utilizada no mundo inteiro em diferentes culturas e tem como interesse prático, dentre outros: 
Corrigir deficiências eventuais dentro do ciclo da planta; 
Fornecimento de micronutrientes, principalmente em culturas perenes, onde nosolo apresenta menor eficiência; 
Aumentar a eficiência de aproveitamento dos adubos; 
Fornecimento de nutrientes em cobertura, quando há impossibilidade de aplicação mecânica no solo (Ex.: N em cana de açúcar com 4-6 meses – por avião); 
Fornecimento de cálcio diretamente aos frutos, evitando desordens nutricionais (Ex.: maçã e tomate);
Vantagens e Desvantagens da Adubação Foliar 
Uma das vantagens mais enfatizadas da adubação foliar é o alto índice de utilização, pelas plantas, dos nutrientes aplicados nas folhas em relação à aplicação no solo. No solo, os nutrientes estão sujeitos a reações de insolubilização ou de perdas por lixiviação, ao passo que quando aplicados nas folhas são em grande parte absorvidos. Assim, as doses necessárias na adubação foliar são menores do que na adubação no solo. 
Contudo, os efeitos residuais da adubação foliar são muito pequenos ou nulos, o que exige grande freqüência de aplicações. No caso do ferro, a adubação no solo é ineficiente, a menos que sejam usados quelatos, os quais são caros. Assim, a adubação foliar é a melhor alternativa. 
Na adubação foliar, diferentemente da aplicação no solo, uma distribuição uniforme é facilmente obtida. As respostas das plantas à adubação foliar são rápidas, sendo possível corrigir deficiências após o seu aparecimento, durante a fase de crescimento das plantas (adubação de salvação). 
Contudo, neste caso, os rendimentos das culturas podem já ter sido irremediavelmente comprometidos. Os custos extras das múltiplas aplicações, que muitas vezes são necessárias devido à menor mobilidade dos micronutrientes (e imobilidade do Ca e do B), são uma séria desvantagem da adubação foliar, a menos que possa ser combinada com tratamentos fitossanitários. 
Soluções com concentrações maiores do que 3% podem causar queima nas folhas. A quantidade de solução utilizada varia de 400 a 800 l/ha nas aplicações a alto volume, Absorção, Transporte e Redistribuição para as quais são empregadas menores concentrações dos nutrientes em relação à aplicação a baixo volume.
Exigências nutricionais
A expressão “exigências nutricionais”, refere-se às quantidades de macro e micronutrientes que uma cultura retira do solo, do adubo e do ar (caso do N fixado, por ex.), para atender às suas necessidades, crescer e produzir adequadamente. 
Não é comum a colheita da planta inteira (raízes, caule + ramos, folhas e frutos): quantidades substanciais de nutrientes são deixados, frequentemente, no solo pelos restos culturais. Nas culturas perenes a proporção de elementos imobilizada é muito maior que aquela exportada pelo produto colhido. 
Mas, para que a produção máxima econômica seja obtida, as exigências da planta toda – não só do produto colhido – deve ser atendida e fornecida pelo meio – solo, adubo etc. A quantidade de nutrientes exigida é função dos seus teores no material vegetal e do total de matéria seca produzida. Como a concentração e a produção variam muito, as exigências minerais de diferentes espécies também o fazem.
REFERENCIAS
http://www.dcs.ufla.br/site/_adm/upload/file/pdf/Prof_Faquin/Nutricao%20mineral%20de%20plantas.pdf (artigo sobre “Nutrição mineral de plantas”)
http://www.fisiologiavegetal.ufc.br/APOSTILA/NUTRICAO_MINERAL.pdf (apostila sobre “Nutrição mineral”)
MALAVOLTA, E. Manual de Química Agrícola: nutrição de plantas e fertilidade do solo. São Paulo, Ceres.
MALAVOLTA, E. Elementos de nutrição mineral de plantas. São Paulo, Ceres, 1980.
RAVEN, Peter H. Biologia vegetal. 6ª ed. Rio de Janeiro, editora Guanabara, 2001.